テレメトリシステムを用いた液中粒子のダイナミクスに関する研究

利用遥测系统研究液体中颗粒动力学

• 批准号: 15760115
• 负责人: 原田 周作
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hokkaido University (2004)University of the Ryukyus (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760115/
• 关键词: 混相流; 流体力; 潤滑; 微粒子; 潤滑理論; 流体力学的相互作用

近年、ナノ・マイクロテクノロジーの発展に伴い,特定の波長の光を吸収する半導体粒子などの機能性微粒子の研究が盛んに行われており,溶媒中における微粒子挙動の解明が求められている.しかしながら低Reynolds数条件における粒子間の流体力学的相互作用は長距離性を有すること,また近接極限において連続体近似が破綻することなど複雑な因子を多く含むため,溶媒中における微粒子の分散・凝集のダイナミクスはほとんど明らかにされていない.本研究では,このような粘性流体中における固体粒子のダイナミクスに関連する研究として,粒子の自由運動にともなう位置および加速度変化を同時測定し,さまざまな条件における固体間の流体力学的相互作用の詳細を調べた.3種類の液中粒子の加速度計測用センサ粒子(以下,センサ粒子)を製作した.ピエゾ抵抗型微小加速度センサ,信号増幅部および電源部からなる小型回路をアクリル製中空粒子に内蔵し,データ取得のために,テレメトリ回路による無線送信,内蔵マイクロロガーによるデータ蓄積,微細エナメル線による有線通信の3手法を用いた回路を製作した.また外部からLED変位計,レーザ変位計を併用した粒子変位の非接触測定を行った.外部からの粒子変位測定により,低Reynolds数条件における粒子-固体壁面の接近時の粒子挙動が明らかとなった.固体壁面への接近時に潤滑効果による過大な流体力が作用し,壁面近傍で急激な減速運動を行う粒子の加速-減速過程は,低Reynolds数条件の定常流体力および非定常流体力の線形和により得られる粒子軌跡と定量的に一致した.またセンサ粒子による加速度測定により,定性的な流体力変化の傾向が得られた.本実験結果から,流体中の固体衝突に伴う流体力学的効果の詳細が明らかとなった.

In recent years, ナ ノ · マ イ ク ロ テ ク ノ ロ ジ ー の 発 exhibition に companion い, specific の wavelength の を suction 収 す る semiconductor particles な ど の functional particles の research が sheng ん に line わ れ て お り, solvent in に お け る 挙 particles move の interpret が o め ら れ て い る. し か し な が ら low Reynolds number condition に お け る の between particles of fluid mechanics Role は を have long sex す る こ と, ま た nearly meet limit に お い て even 続 body approximate が flaw す る こ と な ど complex 雑 な factor を く more contain む た め, solvent in に お け る の particles dispersed, agglutination の ダ イ ナ ミ ク ス は ほ と ん ど Ming ら か に さ れ て い な い. This study で は, こ の よ う な viscous fluid in に お け る solid particle の ダ イ ナ ミ ク ス に masato even す る research と し て, particle の freedom movement に と も な う position お よ び acceleration - the を simultaneous determination し, さ ま ざ ま な conditions に お け る の fluid mechanics of the interaction between solid の detailed を adjustable べ た. 3 kinds の の accelerometer measurement of particles in the liquid with セ ン サ particles (hereinafter, セ ン サ particles) を making し た. ピ エ ゾ resistance, small acceleration セ ン サ, signal of rights of お よ び power department か ら な る small loop を ア ク リ ル system within the hollow particles に 蔵 し, デ ー タ obtain の た め に, テ レ メ ト リ loop に よ る wireless messenger, within 蔵 マ イ ク ロ ロ ガ ー に よ る デ ー タ accumulation, subtle エ ナ メ ル line に よ る wire communication の 3 gimmick を with い た loop を making し た. ま た external か ら leds - potentiometer, レ ー ザ - potentiometer を and し た particle - a の non-contact measurement line を っ た. External か ら の particle - a determination に よ り, low Reynolds number condition に お け る particles - solid wall の near の 挙 particles move が Ming ら か と な っ た. Solid wall へ の approaching に lubrication unseen fruit に よ る too な flow physical が し, wall near alongside で nasty shock な deceleration を line の う particles accelerate は - reduction process, low Reynolds number condition の steady flow physical お よ び unsteady flow physical の linear and に よ り have ら れ る particle trajectory と quantitative consistent に し た. ま た セ ン サ particle に よ る acceleration To determine によ によ, the qualitative な fluid force change <s:1> tendency が to られた. The experimental results of this experiment are ら ら, and the effects of <s:1> solid conflict に in fluid with う fluid mechanics are <s:1> detailed が and ら となった となった となった.